重载水泥路面设计规范研究讲解

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1、重载水泥路面设计规范研究 长 安 大 学 二 O O 二年十月二十二日 主要研究内容 1 我国重载公路交通状况调查分析 2 重载水泥混凝土路面应力分析与疲劳关 系研究 3 重载作用下路用材料特性及设计参数研 究 4 重载水泥混凝土路面设计方法 5 重载作用下贫混凝土基层水泥混凝土路 面研究 6 重载水泥混凝土路面实验路验证 7 规范条文 1 我国重载公路交通状况 调查分析 1.1 重载道路轴重情况 1.2 重载轴载分布情况综述 1.3 本部分结论 1.1重载道路轴重情况 为了进一步了解重载道路的交 通特性， 对当前道路交通及轴载 分布情况状况有个较为全面的认识 ，并为新的重载道路路面设计方法

2、的提出提供依据，课题组通过轴载 调查和轴重测试，收集了国内典型 重载道路的交通、轴载资料，对其 进行整理分析并绘出了轴载分布图 。 1.1.1 郑常线 n 郑常线是焦作地区晋煤外运最 繁忙的一条路线,交通量大,超载现 象严重,现有郑常公路詹泗段上设 有北贾桥连续式交通量观测站,历 年的交通量观测结果见下表。 表1 北贾桥观测站历年交通量数 据 数量 年 （辆） 分类 19901991 1992 199319941995 1996 汽车绝 对 24023931 5364 597177519313 9972 汽车折 算 26064167 5506 568572578788 8901 混合折 算 3

3、0924915 6256 646082439683 9539 n从表1中数据可见,郑常公路詹 店至泗沟段汽车交通量增长十 分迅速,1992年1996年年均增 长率高达16.8%,据1995年、 1996年部分观测资料表明,昼夜 汽车交通量高达一万辆以上的 观测日已不鲜见。 表2 郑常公路“OD”调查点交通 量数据 调 查 点 车型 观测 量 年均 日交 通量 小货中货大货拖挂小客大 客 1点 绝对58115443253305210756284248732 折算58115443254958105456290249354 2点 绝对44817161433305409652610234 1060 8

4、 折算44817161434958204852693589700 3点 绝对5279554233395215550179568247 折算5279554235093107750185768889 n从上表中1995年“OD”调查数 据表明,北贾桥观测站昼夜交通 量汽车绝对数为10233辆。通过 加权平均求得郑常线相应路段 日交通量为9072辆中型标准车 日,换算成年平均日交通量为 9403辆中型标准车日。 表3 实载率表 车型 分析对象 小货中货大货拖挂货车 平均 詹泗路南半 幅 0.840.780.972.221.95 詹泗路北半 幅 0.520.350.200.130.18 整个通道0.6

5、10.590.651.050.9 n 从整个通道实载率分析结果来看,通道内运 输十分繁忙,货车平均实载率高达0.9,这主要 是因为货车严重超载而导致的。特别是拖挂 车,平均实载率高达1.05。据实地调查,许多 拖挂车实际载重超过额定吨位12倍,由此可 见通道内运输量之大,车辆超载十分严重。 n 从詹泗路南北半幅实载率分析结果可以看 出,两半幅货车实载情况相差较大,南北半幅 货车平均实载率分别为1.95和0.18,而拖挂车 尤为明显,实载率分别为2.22和0.13。因此, 在路面设计过程中,对南北半幅的结构可分别 设计。 表4 车型比例表 车型 分析对象 小货中货大货拖挂货车 平均 小客大客客车

6、 平均 詹泗路南 半幅 7.8112.556.4652.0784.159.476.3815.85 詹泗路北 半幅 8.2013.316.1452.7483.4610.496.0516.54 整个通道12.86 17.996.2432.6074.4217.568.0225.58 n从上表中可以看到，整个通道 内车型比例来看,拖挂车比例最 高,为32.60%,客货车比例分别 为25.58%和74.42%。而詹泗路 货车比例则为83%以上,尤其是 拖挂车,竟高达52%,这一数据充 分说明了郑常线是一条大交通 量的重载运输干线。 表5 詹泗路车型比例表 车 型二轴 车 三轴车四轴车五轴 车 总 计 比

7、例(%)39.685.4347.777.12100 n上表中对南半幅重车道测试时间为 48小时, 可见,詹泗路拖挂车(四轴 车和五轴车)占机动车总量的比例 高达54.89%,与1995年“OD”调查 所得的52.07%十分接近,说明调查 结果是比较准确的。另外,拖挂率 的多少反映了一条道路上货物运输 的繁忙程度,詹泗路上大于50%的拖 挂率表明了它是一条运煤车辆十分 集中的重载道路。 图1 詹泗路车重分布统计 图2詹泗路二轴车车重分布 统计 图3詹泗路三轴车车重分布 统计 图4詹泗路四轴车车重分布 统计 图5詹泗路五轴车车重分布 统计 图6 詹泗路单轴轴重分布 统计 图7 詹泗路双轴轴重分布统

8、 计 n我国规定的汽车限重见表6。单轴限值 为10t，双轴限值为18t。由上图实测结 果可以看出，单轴超过10t的车超过 24.34%，还有近1%单轴超过20t，超载 近1倍，超过20t的双轴约为88.51%，超 载比例更大，最大双轴重超过50t。超 载的数量及程度都远比以前超载研究的 情况要大，实际调查中也发现，这些超 载车辆大多进行了改装，增加弹簧钢板 、更换高强轮胎的现象非常普遍。 表6 我国道路车辆允许最大质 量(t) 总质量轴载质 量 汽车汽车列车每侧单 轮胎 每侧双轮 胎 双轴 16 全挂 44 单轴610 三轴 24 半挂 42 双联轴1018 四轴 28 集装箱 44 半挂 三

9、联轴1221.5 集装箱半 挂双联轴 20 1.1.2 其他道路 n 晋博线 图 8 单轴轴重分布 图9 晋博线双轴轴重分布 n晋博线上单轴轴重10t的轴数占 单轴总数23.96%,双轴轴重20t的 轴数占双轴总数的56.39%。其中单 轴最大轴重超过25t，双轴最大轴 重超过50t。 107国道耒宜段 n通过动态称重设备（WIM）在湖 南省耒宜段的三个测试点宜章、 良田、油市调查双向行车道上实 际通过的轴次和轴重，其轴载谱 如下图所示。 图10 (a) 良田测点轴载谱 图10 (b) 油市测点轴载谱 图10 (c)宜章南测点轴载谱 图10 (d) 耒宜段平均轴载 谱 n 对轴载谱调查资料分析

10、可知 ，轴重大于13t的轴数占有效轴 数（轴重大于2.5t的为有效轴 数）的22，其中大于19t的占 2 n左右，1719t的约占46左 右，1517t的约占67左右 ，1315t的约占810左右 ，说明重载轴数的数量相当大 。 n1.1.3河北省主要干线公路 用HDS-1型涵式轴重仪进行车辆轴载测 试，测试结果整理如下图所示 图11 (a) 中型货车轴载谱 图11 (b) 大型货车轴载谱 1.1.4 国道109线孙启庄大同段 轴载分布 n 国道109线孙启庄大同段高速 公路是晋煤外运的主要通道之一。 为获得较为详尽的交通资料，在交 通量观测的同时，对各类车辆的轴 型和轮型进行了分类登记，并利

11、用 煤检站的地磅对各类车辆的轴重进 行了抽样测定。对收集资料整理可 得出该段道路轴载谱如下图所示。 图12 (a)单轴单轮组车辆轴重分 布图 图12 (b) 单轴双轮组车辆轴重分 布图 图12 (c)单轴车辆轴重分布图 图12(d)双轴双轮组汽车轴载分 布图 n 由交通量观测可知，单后轴单轮组的 轴重达到102kN，单后轴双轮组的轴重 达到234kN，双后轴的轴重达到410kN。 n 同时由轴载谱可以看出，轴重分布频 率出现三个峰值： n（1）单轴双轮组的峰值出现在轴重级 位为156kN165kN级位处，其轴数占该 组的54.90，主要是双后轴红岩车的 拖车。 n（2）单轴单轮组的峰值出现在轴

12、 重级位为76 kN85kN级位处，其轴 数频率占该组的51.20，主要是 红岩和东风153车的前轴及解放141 车的拖车。 n （3） 双轴双轮组的峰值出现在 400kN420kN级位处，轴数频率达 到96.92，主要是红岩双后轴车 。 1.1.5天津市津围公路轴载分布情 况 n图13 (a) 津围公路车辆轴载分布图 图13 (b) 津围公路车辆轴载分布图（天 津方向） n由调查及观测结果可知，单轴轴重 在10t以上的占31；13 t以上的 占22，其中上下行轴载分布极不 均衡，由蓟县向天津方向车道轴重 在10t以上的占53，13t以上的占 38.6，而由天津向蓟县方向车道 轴重10t以上的

13、仅占5.4，13t以 上的仅占2.7。 1.1.6上海15条干线公路轴载分布 情况 n1998年49月间，选取了上海市具 有代表性的15条干线公路进行了车 辆组成情况调查和轴载称重测定。 15条干线公路包括主要国道和省市 干线，是上海市重要的出入境道路 及境内主干线，以及通往大型厂矿 和集装箱码头的大件运输路线，重 和特重交通所占比重较大。测定结 果整理如下。 表7上海市15条干线公路货车装载 情况 车型11121 1*S1 1 1*S2 1 2*S2 1 2*S3 空载车的 比例（ ） 29.536.243.342.635.6 超载车的 比例（ ） 37.628.544.721.724.33

14、3.3 平均装载 率（） 86.466.277.661.564.3144. 3 最大装载 率（） 380. 0 195. 6 256.5201.5 5 193.8277. 2 n由上表可看出超限车比重一般在20 45的范围内，其中三轴半挂 车的比重最大，接近45，其次是 单后轴整车，超过37。从该表还 可看出各车型的最大装载率可达 200以上，其中单后轴的最大装 载率高达380。 表8上海市15条干线公路上货车超限 情况 车型 11121 1*S1 1 1*S2 1 2*S2 1 2*S3 测定车辆样 本数 （辆） 4136617065243 总质量超过40t的 比例（） 2012.566.7

15、 单轴质 量超过10t 的比例（） 20.821.3616.9 双联轴质 量超过 18t的比例（） 54.518.562.533.3 三联轴质 量超过 22t的比例（） 66.7 n由上表可看出上海市干线公路上货 车超限行驶的现象相当严重，超限 车的比例约在20以上。总质量超 限的情况发生在4轴和4轴以上的半 挂车车型；单后轴质量超限的情况 主要出现在单后轴整车和3轴半挂 车车型；双联轴质量超限发生在双 后轴整车和4轴以上半挂车车型。 图14 (a)上海15条干线公路11 型货车后轴轴载谱 图14 (b)上海15条干线公路12 型货车后轴轴载谱 1.1.7湖北襄樊重载道路轴载组成 调查 n图1

16、5 (a) 车重分布图 图15 (b) 二轴车车重分布图 图15 (c) 三轴车车重分布 图 图16 (a) 单轴轴重分布图 图16 (b) 双轴轴重分布图 1.1.8河南豫31线重车现状 n其中车型代号表示如下：1为单轴 单轮胎、2为单轴双轮胎、3为双联 轴。比如123型货车，具体车轴情 况依次为：单轴单轮胎、单轴双轮 胎以及双联轴。各车轴限载值如下 ：1型轴限载值为6吨，2型轴限载 值为10吨，3型轴限载值为18吨。 11型货车轴重组成 n11型货车 限载为12 吨，此次 共调查37 辆，全部 存在超载 现象，其 中，最大 超载为 144.8%， 单轴次最 大超载为 217.7%。 1111型货车轴重组成 n1111型货车限 载值为24吨， 此次调查此类 车31辆，其中 有9辆存在超载 现象，超载车 辆占调查车辆 的29.0%，单车 最大超载率为 62.9%，单轴最